一、礦用對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)的變頻改造的必要性

長(zhǎng)期以來(lái)，煤礦由于受復(fù)雜的生產(chǎn)條件和環(huán)境影響，在礦用設(shè)備選型上都采用功率比較大的型號(hào)，電機(jī)全速運(yùn)行，大馬拉小車現(xiàn)象非常普遍，耗能十分嚴(yán)重。如何以技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新為先導(dǎo)，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率是煤炭生產(chǎn)企業(yè)需要解決的迫切課題。

煤礦主通風(fēng)機(jī)是煤礦的四大主要設(shè)備之一，作為礦井主通風(fēng)，它每天24小時(shí)不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，是整個(gè)礦井的“呼吸”系統(tǒng)。然而隨著開(kāi)采及掘進(jìn)的不斷延伸，巷道延長(zhǎng)，所需的風(fēng)量也將不斷增加，風(fēng)機(jī)所用功率也將加大。四季的交替，冷熱的變化，所需的風(fēng)量也需不斷調(diào)節(jié)。但煤礦原根據(jù)反風(fēng)及開(kāi)采后期運(yùn)行工況所設(shè)計(jì)的通風(fēng)機(jī)及拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的功率，通常遠(yuǎn)大于煤礦正常生產(chǎn)所需的運(yùn)行功率。

礦井一般按開(kāi)采各階段中通風(fēng)最困難時(shí)期選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)。一般礦山選型時(shí)，按實(shí)際通風(fēng)參數(shù)配備電機(jī)功率，計(jì)算方法如下：

N-所需電機(jī)功率，系指I，II級(jí)電機(jī)的總功率（kW）；

Pst－礦井最困難時(shí)期總阻力（Pa） ；

Q－礦井最困難時(shí)期總風(fēng)量（m3s）；

ηst－按Pst、Q參數(shù)查本樣本的實(shí)際運(yùn)行工況效率；

K－功率貯備系數(shù)，一般取K＝1.1～1.15。

傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是根據(jù)風(fēng)量所需的多少，靠調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)、葉片角度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。從通風(fēng)機(jī)選型的過(guò)程和煤炭生產(chǎn)的實(shí)際情況，通風(fēng)機(jī)恒速運(yùn)行存在以下幾個(gè)問(wèn)題: 

1．電能的嚴(yán)重浪費(fèi)

大型煤礦的服務(wù)年限大多在幾十年以上，投產(chǎn)初期到井田穩(wěn)定開(kāi)采一般在十年以上，但是一般主扇風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)上余量特別大，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間主扇風(fēng)機(jī)一直處在較輕負(fù)載下運(yùn)行。由于煤礦主扇風(fēng)機(jī)一般采用檔板調(diào)節(jié)，因此造成能源浪費(fèi)，增加了生產(chǎn)成本。

　　2、啟動(dòng)困難，機(jī)械損傷嚴(yán)重

　　主扇風(fēng)機(jī)采用直接啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，啟動(dòng)電流大，對(duì)電動(dòng)機(jī)的絕緣有著較大的威脅，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀電動(dòng)機(jī)。而高壓電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的單軸轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象使風(fēng)機(jī)產(chǎn)生較大的機(jī)械振動(dòng)應(yīng)力，嚴(yán)重影響到電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)及其它機(jī)械的使用壽命。

　　3、自動(dòng)化程度低

　　主扇風(fēng)機(jī)依靠人工調(diào)節(jié)檔板，更不具備風(fēng)量的自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)功能，自動(dòng)化程度低。在故障狀態(tài)下，如風(fēng)流短路，將對(duì)礦井正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。

　 變頻調(diào)速器作為一種新型的電力變換裝置，已成熟地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面，不但啟動(dòng)容易，節(jié)能效果顯著，而且對(duì)電機(jī)保護(hù)功能齊全。因此，為保證礦井生產(chǎn)的安全，降低生產(chǎn)成本，提高自動(dòng)化程度，對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)的變頻改造就成為勢(shì)在必行的工程了。

二、對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)

兩級(jí)的軸流通風(fēng)機(jī)中，有一種很好的設(shè)計(jì)方案。它是將一個(gè)葉輪裝在另一個(gè)葉輪的后面，而葉輪的轉(zhuǎn)向彼此相反，稱為對(duì)旋型軸流通風(fēng)機(jī)，或?qū)χ檬捷S流風(fēng)機(jī)。

煤礦對(duì)旋風(fēng)機(jī)因其主要由該通風(fēng)機(jī)采用兩級(jí)葉輪對(duì)旋式結(jié)構(gòu)，兩級(jí)葉輪分別由容量及相同型號(hào)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，從進(jìn)風(fēng)口看，第一級(jí)葉輪順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，第二級(jí)葉輪則逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。當(dāng)空氣流入第一級(jí)葉輪獲得能量后并經(jīng)第二級(jí)葉輪排出，第二級(jí)葉輪兼?zhèn)淦胀ㄝS流風(fēng)機(jī)中靜葉的功能，在獲得整直圓周方向速度風(fēng)量同時(shí)，增加氣流的能量，從而達(dá)到普通軸流式通風(fēng)機(jī)不能達(dá)到的高效率，高風(fēng)壓。

它與普通軸流風(fēng)機(jī)相比有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)

1)可以省略導(dǎo)葉，因而具有較短的結(jié)構(gòu)尺寸。

2) 傳動(dòng)效率高。葉輪直接安裝在電機(jī)軸上，改變了傳統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，既避免了傳動(dòng)裝置的頻繁損壞，消除了能量損耗，也提高了風(fēng)機(jī)裝置的傳動(dòng)效率，同時(shí)也提高了使用效率。對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)因?yàn)闆](méi)有靜葉,不存在靜葉損失,因此,其效率比普通通風(fēng)機(jī)要高；

3) 對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)具有較大的逆向送風(fēng)量,其一般可達(dá)70%～80% ,而普通通風(fēng)機(jī)的逆向送風(fēng)量?jī)H為30%～40%；

4)軸流對(duì)旋風(fēng)機(jī)使用靈活。對(duì)旋風(fēng)機(jī)兩級(jí)工作輪分別由兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因而對(duì)旋風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)不同的使用狀態(tài)，可進(jìn)行各式各樣的組合，使其中一級(jí)空轉(zhuǎn)可組成前導(dǎo)加動(dòng)葉級(jí)或動(dòng)葉加后導(dǎo)葉級(jí)，亦可配備一個(gè)靜葉作為附件，可以調(diào)節(jié)柵距以實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量調(diào)節(jié)。對(duì)旋風(fēng)機(jī)可變轉(zhuǎn)速和兩轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比來(lái)調(diào)節(jié)流量，這是對(duì)旋風(fēng)機(jī)所特有的。

三、礦用對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)的變頻改造的案例